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朔城機械密封機理研究進展

發布時間(jian):2022-01-12 11:31:46 人氣:131499 來源:

  對于而言,形(xing)成密封作用的假說(shuo)基(ji)本上分成兩(liang)類,即表面張力假說(shuo)和粘滯力假說(shuo)。


  最(zui)早提出表(biao)面(mian)(mian)(mian)張力(li)(li)假說的(de)是(shi)(shi)A Brkich。該假說認為端面(mian)(mian)(mian)間穩定而可靠的(de)密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)張力(li)(li)作用的(de)結果(guo),密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)端面(mian)(mian)(mian)實際上(shang)并(bing)不(bu)是(shi)(shi)理(li)想的(de)光滑平面(mian)(mian)(mian),少量突起(qi)部分存在(zai)(zai)著(zhu)(zhu)直(zhi)接接觸。G E Rajakovics采用試驗論述了表(biao)面(mian)(mian)(mian)張力(li)(li)是(shi)(shi)密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)重(zhong)要(yao)因(yin)素這(zhe)一觀點(dian)。同時(shi)對(dui)粘(zhan)(zhan)滯假說提出了異議(yi):①粘(zhan)(zhan)滯力(li)(li)(主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)指(zhi)液體和(he)固(gu)體表(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)附著(zhu)(zhu)力(li)(li))要(yao)在(zai)(zai)間隙為10-9m或更小時(shi)才起(qi)作用,在(zai)(zai)微米級(ji)的(de)密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)間隙中不(bu)起(qi)作用;②粘(zhan)(zhan)滯是(shi)(shi)一種動(dong)力(li)(li)學的(de)特征,而在(zai)(zai)密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)處于零泄漏(lou)時(shi),徑(jing)向是(shi)(shi)沒(mei)有動(dong)力(li)(li)學過程的(de)。國內李克永等也著(zhu)(zhu)文贊(zan)同表(biao)面(mian)(mian)(mian)張力(li)(li)假說。


  PBasu,E Schwaiger和U W Senfert等人認為密封面間的液膜起一個軟密封墊那樣的作用,液體分子間的分子力隨粘度增加而上升,且隨密封間隙的增大而下降。J Digard及M Genhle等在低壓朔城機械密封潤滑狀況(kuang)的(de)(de)試驗(yan)研究中,觀(guan)察到液膜內存在著張(zhang)力(li)區。通過密封運轉期間壓(ya)力(li)傳感(gan)器(qi)測出(chu)了相變區的(de)(de)壓(ya)力(li)及(ji)液膜破壞前(qian)在相變區受到張(zhang)力(li)的(de)(de)作用(yong)。基于端(duan)面(mian)內有空化、汽(qi)化現象的(de)(de)事實,J Digard及(ji)M Genhle認為多(duo)級氣隙形成多(duo)次表面(mian)張(zhang)力(li)作用(yong)是(shi)提高總的(de)(de)密封能力(li)的(de)(de)主要原因。


  然而,以EFBoon為(wei)代表的粘(zhan)滯(zhi)假說,認為(wei)某些液體分子由于粘(zhan)性被粘(zhan)貼在(zai)密(mi)封(feng)面(mian)上(shang),這種(zhong)因壓差在(zai)密(mi)封(feng)間(jian)隙中產生粘(zhan)滯(zhi)力能阻(zu)止介質的泄漏(lou)。

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  國內鄭海泉(quan)、陳汝灼從(cong)反面(mian)(mian)論證了表面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)假說(shuo)的(de)(de)局限性:①按表面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)計算(suan)出的(de)(de)最(zui)大(da)密(mi)(mi)封能力(li)(li)(li)其數(shu)值(zhi)太(tai)小(xiao),以(yi)表面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)較大(da)的(de)(de)水(shui)來(lai)說(shuo),在(zai)密(mi)(mi)封間隙為1μm的(de)(de)正(zheng)常情況下,最(zui)大(da)的(de)(de)密(mi)(mi)封能力(li)(li)(li)不足(zu)0.15MPa。若(ruo)要考慮(lv)各種因素的(de)(de)影響,修正(zheng)后數(shu)值(zhi)更(geng)小(xiao)。空(kong)化(hua)現象的(de)(de)成因、性質、形態、分布(bu)等尚不清(qing)楚,且(qie)密(mi)(mi)封處于靜止時并不產生(sheng)空(kong)化(hua)現象,因此解釋不了靜止時仍有(you)(you)很高密(mi)(mi)封能力(li)(li)(li)這(zhe)一(yi)事實;②表面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)假說(shuo)必須以(yi)不漏為前提(ti),一(yi)旦(dan)泄漏就幾乎完全喪失密(mi)(mi)封能力(li)(li)(li)。因為泄漏不但使(shi)濕潤角(jiao)降低(di),特別是彎月(yue)面(mian)(mian)的(de)(de)形狀(zhuang)和對(dui)應的(de)(de)液膜厚度都(dou)要朝降低(di)密(mi)(mi)封能力(li)(li)(li)的(de)(de)方向(xiang)變化(hua),故密(mi)(mi)封能力(li)(li)(li)會(hui)顯著降低(di)。這(zhe)不但不能解釋一(yi)般密(mi)(mi)封或多或少有(you)(you)點泄漏的(de)(de)實際情況,對(dui)密(mi)(mi)封面(mian)(mian)內外都(dou)有(you)(you)液體的(de)(de)多端面(mian)(mian)密(mi)(mi)封的(de)(de)密(mi)(mi)封能力(li)(li)(li)更(geng)無法解釋。


  EMayer通過大量試驗,分析了粘度在朔城機械密封機理中的地位。基于粘滯力假說,人們對朔城機械密封端面間的潤滑狀態進行了研究與探討。Mayer認為普通朔城機械密封的摩擦副之間,液膜之薄,牛頓型流體方程缺乏有效的應用條件。在普通朔城機械密封上,摩擦副端面間總是存在接觸,形成許多彼此間很少連通的空隙,當兩環相對轉動時,液體從一個空隙轉移到另一個空隙中去,一直到液體質點達到縫隙的終端為止,密封端面處于邊界潤滑狀態。戈盧別夫、Summers-Smith和國內顧永泉、王汝美等認為實際運行的普通朔城機械密封一般處于混合潤滑狀態。流體靜壓效應和流體動壓效應在形成液膜過程中起著不同的作用。然而,A O Lebeak在“端面密封的波度預計、測量、起因和影響”一文中,指出水介質中工作的普通端面密封并未產生流體動壓效應,這不能不使人們對此前在朔城機械密封領域占有重(zhong)要位(wei)置的混合潤滑理論(lun)重(zhong)新認識。


  可見朔城機械密封機理至今仍然沒有一個完整的密封理論為人們所認同。盡管如此,人們仍孜孜不倦地追尋,因為每一步探索以及由此而提出的假設或獲得的結論,對朔城機械密封的設(she)計制造(zao)以及應用都起著重要的指導作(zuo)用。